Электроникийн үндэс Лекц 11 · 2010. 12. 25. · Арифметик...
Transcript of Электроникийн үндэс Лекц 11 · 2010. 12. 25. · Арифметик...
ЭЛЕКТРОНИКИЙН ҮНДЭС
Лекц 11
МУИС-ийн профессор Э.Дамдинсүрэн
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 2
6. Үйлдлийн өсгүүр
6.1. Тогтмол гүйдлийн өсгүүр
6.2. Дифференциал өсгүүр
6.3. Үйлдлийн өсгүүр
6.4. Үйлдлийн өсгүүрийг холбох үндсэн
схемүүд
6.5. ҮӨ-ийн зарим хэрэглээ
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 3
6.4. Үйлдлийн өсгүүрийг холбох
үндсэн схемүүд
Эргүүлдэг өсгүүр
– Инвертор
Үл эргүүлдэг өсгүүр
– Давтагч
Дифференциал өсгүүр
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 4
Эргүүлдэг өсгүүр
Хэрэв R=Rf бол дохионы зөвхөн фаз нь 180О-аарэргэж хүчдэл хэвээр байна.
Ийм схемийг инвертор гэнэ.
++
++
_
_
_
_
+
_
iRif
vi -
+
RfR
vo
vd
i dR
v vi
R
o f f dv ( i R v )
Идеаль гэвэлвиртуаль холболтоор
fo
i
RvA
v R Өсгүүрийн өсгөх коэффициент
ii=0, iR=if , vd=0
ҮӨ ихэнхдээ гэдрэг холбоотой ажилладаг, Rf
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 5
Үл эргүүлдэг өсгүүр
-
+
R Rfv-
v+
vi
vo
Гэдрэг холбооны хүчдэл
ov v
f
R
R R
Өсгүүрийн гаралтын хүчдэл
0v K( v v ) i 0K( v v )
Хувиргаад
Гэдрэг хол. коэф
i0
K vv
1 K
Өсгүүрийн өсгөлт 0
i
v K 1 1 1A
1 1v 1 K1
K K
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 6
Үргэлжлэл, Давтагч
Хэрэв бол
fR1A 1
R Хэрэв |K|>>1 бол
Энэ бол ойролцоо илэрхийлэл
fR , R 0
-
+vi
vo
Энэ хэлхээнд гаралтын хүчдэлийг тэр хэвээр оролтонд сөрөг гэдрэг холбоогоор өгсөн учир 1 болно.
Иймд . Энэ бол давтагч.A 1
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 7
Дифференциал өсгүүр
Хэрэв v2=0, жирийн
эргүүлдэг өсгүүр
Харин v1=0 бол
-
+
R1
Rf
R2R3
i1
if
v1
v2
vf
v0
f
01 1
1
Rv v
R
3f 2
2 3
Rv v
R R
Виртуаль холболтоор эргүүлдэг оролтын хүчдэл vf
Иймд v1=0 учир i1=vf /R1 ба i1= if
f
02 f 1
1
vv ( R R )
R Гаралтын хүчдэл
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 8
Үргэлжлэл
Одоо гэе
Гаралтын хүчдэл өмнөх 2-ын нийлбэр
Орлуулга хийгээд R1=R2 , Rf =R3 гэвэл
Ийнхүү дифференциал өсгүүр мөн ажээ.
Гаралтын хүчдэлийн туйл v1 ба v2 –ын аль
ихээр тодорхойлогдно
1 2v 0, v 0
f f
0 01 02 f 1 1
1 1
v Rv v v ( R R ) v
R R
f
0 2 1
1
Rv ( v v )
R
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 9
6.5. ҮӨ-ийн зарим хэрэглээҮӨ-ийн тусламжаар аналог дохион дээрх математик үйлдлийг гүйцэтгэнэ
Нэмдэг хэлхээнүүд
– Арифметик дундажийг олох хэлхээ
– Жингээр нэмэх хэлхээ
Компаратор
Интегратор
Дифференциатор
Логарифмчлагч хэлхээ
Гүйдлийн үүсгүүр, конвертер
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 10
СумматорНэмэх, хасах үйлдэл хийнэ
Алгебрийн тэгшитгэл бодох, автомат удирдлага зэрэгт хэрэглэнэ
Эргүүлдэг сумматор
-
+
R1
R3
R2Rf
v1
v2
v3
v0...vn
i1
i2
i3
if
Виртуаль холболтоор ii=0, vd=0
КГХ ёсоорi1+i2+…+in=if
i1=v1/R1, i2=v2/R2, … if=-v0/Rf
Үүний
Орлуулаад
f f
0 1 2
1 2
R Rv v v ...
R R
R1=R2=Rf 0 1 2v ( v v ...)
Микшер
ii=0
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 11
Арифметик дундаж олохНэгээс их өсгөлттэйгээр нэмэх
Жингээр нэмэх бол яах вэ?
Жишээ v1+2v2+5v3
– Rf=100 кОм бол R1=100 кОм, R2=50 кОм, R3=20 кОм
Схемд R1=R2=…Rn ба Rf=R1/n бол
Хасдаг схем ямар байх бол
Бусад схемийг өөрсдөө зур!
f f f
0 1 2 3
1 2 3
R R Rv v v v
R R R
1 2 n0
v v ...vv
n
f
o 1 2 n
Rv ( v v ... v )
R
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 12
Компаратор Компаратор - нэг хүчдэлийн далайцыг нөгөөгийнхтэй харьцуулна
Үүний тулд оролтын хүчдэлийг нэг оролтонд, жишиг хүчдэлийг нөгөө оролтонд өгнө
Ихэнхдээ оролтын хүчдэл тодорхой төвшинд хүрснийг илрүүлэхэд ашиглана
Тэг төвшинг илрүүлэх хэлхээ
Эргүүлдэг оролтыг газардуулж жиших тэг төвшинг үүсгэнэ
Оролтын хүчдэлийг үл эргүүлдэг оролтонд өгнө
ҮӨ гэдрэг холбоогүй задгай байгаа учир өсгөлт асар их
Үүний улмаас хоѐр оролт дээрх хүчдэл маш бага ялгаатай байхад ҮӨ ханалтандаа орно
Тэгснээр гаралтын хүчдэл хязгаарлагдна
Жишээ, Aol=100000 бол оролтын хүчдэлүүдийн ялгаа дөнгөж 0,25 мВбайхад Vout=25 В болно
Ихэнх ҮӨ-т Vout(max) = 15 B
-
+
Vin
Vout
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 13
Тэг төвшинг илрүүлэхОролтонд синусан хүчдэл өгье
Гаралтыг сонирхож үзье
Эерэг хагас үе үйлчилж байхад өсгүүрийн гаралт хамгийн их эерэг төвшинд
Синус тэг төвшинөө дайрч өнгөрөхөд өсгүүр эсрэг төлөвтөө орно
Тэгснээр гаралт хамгийн их сөрөг төвшиндөө хүрнэ
Энэ хэлхээг синусаас тэгш өнцөгт хүчдэл гарган авахад хэрэглэж болох ажээ
-
+
Vin
Vout
0 tVin
0 tVout
-Vout(max)
+Vout(max)
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 14
Тэг биш төвшинг илрүүлэх IЭерэг юмуу сөрөг хүчдэлийг илрүүлэхийн тулд өмнөх хэлхээнд багахан өөрчлөлт хийнэ
Эргүүлдэг оролтонд жишиг болох тогтмол хэмжээтэй хүчдэлийн үүсгүүр холбоно
Практик боломж илүүтэй нь жиших хүчдэлийг үүсгэхэд хүчдэл хуваагчийг хэрэглэх
+V бол ҮӨ-ийн dc тэжээлийн эерэг хүчдэл
-
+
Vin
Vout
VREF
-
+
Vin
Vout
VREF
+V
R1
R2
2REF
1 2
RV ( V )
R R
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 15
Тэг биш төвшинг илрүүлэх IIЖишиг хүчдэлийг тогтооход зенер диод хэрэглэж болно (VREF=VZ)
Оролтонд синус дохио
Vin<VREF байхад гаралт хамгийн их сөрөг төвшиндөө байна
Оролтын синусан хүчдэл жишиг VREF -д хүрмэгц гаралт хамгийн их эерэг төвшиндөө очно
-
+
Vin
VoutVZ
+V
R
Vin
0 tVout
-Vout(max)
+Vout(max)
VREF
0 t
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 16
Интегратор
Энэ нь гаралтын хүчдэл
Виртуаль холболтоор
i=vi/R
Энэ гүйдэл C-ээр гүйнэ
C дээрх хүчдэл
-
+
C
Rvi
vo
i
i
C
1v idt
C
io
v1v dt
C R i
1v dt
RC
Гаралтын хүчдэл оролтын хүчдэлийн интегралтай пропорционал ажээ
0 B
+ -vC
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 17
Гаралтын хүчдэл
vi тогтмол бол i=vi/R гүйдэл тогтмол
Тэгвэл C дээрх хүчдэл шугаман хуулиар өснө
Конденсаторын эерэг ялтас виртуаль холболтоор газардсан, 0 B
Конденсаторын сөрөг ялтсын хүчдэл ҮӨ-ийн гаралтын хүчдэл болно
Иймд гаралтын хүчдэл конденсатор цэнэглэгдэхийн хирээр тэгээс доош шугаман хуулиар буурна
Эцэстээ ҮӨ-ийн ханалтын утганд хүрч тогтоно
vi vo-
+
C
Ri
i
0 A
0 B
+ -vC
0 0
-Vmax
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 18
Нийлбэр, ялгаврын интеграл
o 1 2 n
1v ( v v ... v )dt
RC
-
+
C
R
vo
R
Rv1
v2
vn
-
+
CRv1
vo
CRv2
o 2 1
1v ( v v )dt
RC
Ялгаврын интеграторНийлбэрийн интегратор
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 19
Хоѐрчилсон интеграл
Интеграл авдаг схемийг дифференциал
тэгшитгэл бодоход хэрэглэнэ
Жишээ нь энэ схемийг
хэлбэрийн тэгшитгэл бодоход ашиглана
-
+
C
Rvi
vo
R
R/2
C/2 C/2
2
2
d xax f ( t )
dt
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 20
Дифференциатор
Виртуаль холболтоор оролтын хүчдэл нь Cдээрх хүчдэл
C –ийг цэнэглэх гүйдэл
Энэ гүйдэл R –ээр гүйнэ
R дээрх хүчдэл vR=iRЭнэ хүчдэл гаралтын хүчдэл юм
Гаралтын хүчдэл оролтын хүчдэлийн дифференциалтай пропорционал ажээ
Иймд дифференциатор мөн болно
Хэлхээнд гурвалжин хүчдэл өгсөн бол гаралт!
-
+
C
R
vivo
idvi C
dt
o Rv v iR idvCR
dt
-
+
C
Rvi
0t0 t1 t2
vo0
t0 t1 t2
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 21
Бусад схемүүдНийлүүлдэг
дифференциатор
Ялгаврын
дифференциатор
-
+
C1
R
v1
vo
C2
Cn
v2
vn
-
+
C Rv1
vo
C Rv2
1 2o 1 2
dv dvv RC RC ...
dt dt
2 1o
d( v v )v RC
dt
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 22
Логарифчлагч схем
p-n шилжилтийн ВАХ
Хэрэв vd>vT байвал
Логарифм авбал
Виртуал холболтоорId=vi/R
Мөн түүнчлэн
Ийнхүү гаралтын хүчдэл оролтын хүчдэлийн натурал логарифмтэй пропорционал учир логарифмчлагч хэлхээ мөн байна
-
+
vivo
R
vd
id
vdvT
d 0i i e 1
vdvT
d 0i i e
d T d 0v v ln( i / i )
io d T
o
vv v v ln
Ri
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 23
Антилогарифм бодох
Диодын оронд
ерөнхий баазтай
транзистор
Антилогарифм олох
-
+
vivo
BE
T
vv
C E0i i e
vo-
+
vi
Rid
ln xln x
o d S i Tv i R Ri exp( v / v )
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 24
Гүйдлийн үүсгүүрТогтмол хэмжээтэй гүйдлийн үүсгүүр нь ачаалал өөрчлөгдөхөд түүний гүйдлийг тогтмол байлгана
ҮӨ бүхий хэлхээ
Тогтвортой хүчдэлийн Viүүсгүүр оролтын Riрезисторын Ii гүйдлийг тогтмол байлгана
ҮӨ-ийн эргүүлдэг оролт виртуаль газардсан, 0 В
Ii гүйдлийн хэмжээ
ҮӨ-ийн оролтын эсэргүүцэл маш их тул энэ гүйдэл бүгдээрээ RL-ээр гүйнэ: Ii=IL
Буюу
Иймд RL өөрчлөгдлөө ч Viболон Ri –ийг тогтмол байлгавал IL гүйдэл тогтмол байна
ii
i
VI
R
iL
i
VI
R
-
+Vi
Ri RL
Ii
IL=Ii
0 B 0 A